目前,由于病变、事故等原因导致髋关节功能丧失,在药物无助的情况下,用人工假体替代天然关节的人工髋关节置换手术是恢复髋关节功能的有效治疗方法。但是置换术后的中远期效果不能令人满意,置入假体出现无菌松动等并发症, 导致手术失败引起翻修。国内外研究认为, 无菌松动的原因分两大类,力学因素和生物因素,例如应力遮挡和磨损微粒碎屑等。解决假体松动,提高其稳定性、延长有效使用期已经成为该领域医学和工学界共同关注的重点前沿研究课题[2-42,53-71]。本课题来源于国家留学回国人员科研基金资助项目(2001345)。在设计定制髋关节假体、虚拟置换股骨头、用大型有限元软件来分析股骨-假体之间的接触,来定量的测定股骨在进行假体置换前后应力遮挡的程度,以及利用ANSYS 参数化语言来模拟股骨自适应性等方面,笔者做了一些工作,获得了大量的数据,为定制型假体的优化设计提供思路和参数依据。本文的主要研究工作包括以下几个方面: 1、依据股骨的CT 图片数据,设计符合个体的定制型髋关节假体。对定制型髋假体提出三套设计方案:四线变截面扫描法、中心线多截面扫描法和一种非解剖型直柄假体的设计方法,并在假体设计好之后进行虚拟置换。2、利用有限元软件ANSYS 的参数化语言(APDL)进行二次开发,改造股骨材料赋值程序,在实现股骨有限元模型材料非均匀及正交各向异性的同时,保证其实体模型与有限元模型的统一。3、在分析股骨-假体接触模型前,对接触问题的相关理论进行总结,并着重论述了ANSYS 求解接触问题时的有关接触定义、参数设置、状态检查等关键技术。4、从假体对股骨的应力遮挡效应入手,对比分析了两种步态下的各8 个模型,其中包括1 组股骨在未植入假体时的受力模型以及7 组假体在不同设计状态(假体长度、材料属性、设计方法)时的模型。通过比较每个模型的相同位置上各取的内、外侧5 个应力、应变比较点上的Von Mises 应力、Von Mises 应变值,就可以确定不同因素对应力遮挡的程度。5、针对目前这一课题的研究新方向---骨的自适应性,本文尝试用APDL 实现对股骨模型的模拟,并对结果进行分析。